Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Литология и условия формирования раннемезозойских угленосных отложений Тагильского мегасинклинария

ВАК РФ 04.00.16, Геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Литология и условия формирования раннемезозойских угленосных отложений Тагильского мегасинклинария"

рГ 5 ОД

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им.М.В.ЛОМОНОСОВА

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ГЕОЛОГИЯ И ГЕОХИМИИ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ

На правах рукописи

МАКСИМОВ Владимир Александрович

УДК 553.949(470.5)

ЛИТОЛОГИЯ И УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ РАННЕМЕЗОЗОЙСКИХ УГЛЕНОСНЫХ ОТЛОШШЙ ТАГИЛЬСКОГО МЕГАСИНКЛИНОРИЯ

Специальность 04.00.16 - геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва - 1994

Работа выполнена на кафедре геологии полезных ископаемых Уральской государственной горно-геологической академии

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, профессор В.П.Алексеев

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук В.Ф.Череповский ("Роскомнедра")

кандидат геолого-минералогических наук И.Е.Стукалова (ГИН РАН)

Ведущая организация - Институт геологии и геохимии

им.А.Н.Заварицкого УрО РАН (г.Екатеринбург)

Зацига состоится "Н '"лаЯуЬл 1994г. в 14-- на заседании диссертационного совета Д.053.05.64 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 119899, ГСП, г.Москва, В-234, Ленинские горы, МГУ, геологический факультет, аудитория 829

С диссертацией моино ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ.

Автореферат разослан 1994г .

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.В.Пронина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Начиная с 1962 года,добыча угля на Урале постоянно снижается. Это объясняется, прежде всего,отработкой разведанных запасов известных угольных месторождений. Поэтому достаточно острой для Уральского региона остается проблема поиска и вовлечения в эксплуатацию новых угольных месторождений и резервных участков. Наиболее перспективными в этом отношении являются месторождения раннемезозойского возраста, расположенные в Тагильском мегасинклинория восточного склона Урала и содержащие в разрезе угленосной толщи мощные и сверхмощные пласты угля, пригодные к отработке наиболее экономичным открытым способом. Исследования, направленные на выяснение закономерностей и особенностей формирования угленосных отложений, имеют важное значение для рационализации поисковых работ на малоизученных площадях. Они выполнялись в рамках комплексной научно-производственной программы "Уголь Урала" Межведомственного координационного совета УрО РАН.

Цель и задачи работы. Цель исследований заключалась в установлении закономерностей в составе, строении и условиях формирования раннемезозойских угленосных отложений Тагильского мегасинклинория (восточный склон Урала). Исходя из нее, основными задачами работ являлись: 1) установление литолого-фациального состава отложений в рамках сводной схемы их фациального расчленения; 2) определение зависимости минералого-петрографических и химических особенностей пород от физико-географических факторов процесса осадконакопления; 3) изучение закономерностей в чередовании фаций - литоциклов разных порядков, их выделение и типизация;4) выбор рационального комплекса методов корреляции отложений и увязка разрезов; 5) определение границ и объемов цикло- и биостратиграфических подразделений, уточнение схемы стратиграфического расчленения толщ;6) выявление и оценка общих закономерностей в строении толщ и распределении угленосности по разрезу и на площади отдельных месторождений Тагильского мегасинклинория.

Научная новизна выполненных исследований. Автором впервые осуществлено многоплановое сравнение одновозрастных разобщенных месторождений Тагильского мегасинклинория с позиции литолого-фациального - формационного анализов. Проведено детальное литолого-фациальное расчленение раннемезозойских отложений с использованием минералого-петрографических и геохимических пока-

зателей, а также методов многомерной статистики, что значительно повышает достоверность генетических исследований. Установленная цикличность позволила определить ведущее значение литоциклов различных порядков для корреляции и стратификации угленосных толщ. Характерные особенности геологического строения и условий формирования раннемезозойских отложений Тагильского мегасинклинория позволили выделить две угленосные формации - позднетриасовую и ранне- среднеюрскую, имеющие сходную модель строения. Выявлено, что в направлении с запада на восток происходит омоложение возраста отложений, содержащих в разрезе мощные и сверхмощные угольные пласты.

Практическое значение работы: 1) выбран и обоснован рациональный комплекс опробовательских и лабораторных работ, а также количественных приемов обработки информации для решения различных вопросов геолого-генетического характера; 2) выделены устойчивые коррелятивы и проведена увязка разрезов и угольных пластов отдельных месторождений; 3) уточнены границы и объемы стратиграфических подразделений в Серовском и Северо-Сось-винском угленосных районах; 4) установлены закономерности распределения угленосности на площади и в разрезе, позволяющие более рационально проводить поисковые и разведочные работы в пределах Тагильского мегасинклинория.

Фактический материал, послуживший основой для данной работы, был получен в период проведения хоздоговорных работ с Сосьвинской ГРЭ (Лшьинское месторождение), РГК "Уралгео-логия" и Северо-Уральской ГРЭ (месторождения Серовского угленосного района), в которых автор принимал непосредственное участие как в качестве исполнителя, так и ответственного исполнителя. В работе использована документация более 50 тыс. м керна поисковых и разведочных скважин Люльинского, Григорьевского, Богословского, Южно-Веселовского,Атюсского,Тольинско-Оторьинского месторождений, бортов углеразрезов "Южный" и "Волчанский"; сотни минералогических, химических, спектральных анализов, определений общей карбо-натности; десятки термических, ректгеноструктурных анализов, палеоботанических и палинологических определений. Анализы выполнялись в лабораториях УГГГА, РГК "Уралгеология", института ЗапСиб-НИГНИ и, частично,самим автором (гранулометрические и петрографические исследования).. Также выполнен ряд других работ,в том числе анализ каротажных диаграмм и обработка исходных данных на ПЭВМ.

Основные защищаемые положения:

1. В раннемезозойских угленосных отложениях Тагильского ме-гасинклинория по набору диагностических признаков установлено 20 фаций пород и 8 фаций углей, которые сгруппированы в 7 макрофаций континентального генезиса с индивидуальными особенностями минера-лого-петрографического и химического состава.

2. Закономерное чередование фаций в разрезе формирует генетически связанные комплексы - литоциклы, от первого до четвертого порядка. Ведущую маркирующую роль при корреляции отложений играют литоциклы второго порядка (25-40м) в комплексе с геофизическими методами (ГИС), а литоциклы третьего порядка (50-140м) служат основой для стратиграфического расчленения разрезов.

3. Раннемезозойское угленакопление на территории Тагильского мегасинклинория реализовано в двух однотипных по характеру строения внутриконтинентальных угленосных формациях - позднетриасовой и ранне- среднеюрской, с индивидуальными особенностями состава и площадного распространения.

4. Формирование угольных пластов повышенной мощности контролировалось аллювиально (пролювиально)-озерным типом палеоландшаф-та и приурочено к верхним частям литоциклов четвертого порядка. Для ранкемезозойской эпохи в Тагильском мегасинклинории наблюдается отчетливое стратиграфическое скольжение уровня мощного тор-фонакопления с запада на восток.

Реализация результатов исследований осуществлялась путем передачи конкретных рекомендаций производственным организациям при ведении хоздоговорных работ с Сосьвин-ской и Северо-Уральской ГРЭ, РГК "Уралгеология". Кроме того, материалы исследований включены в производственный отчет Воронцов-ской ГРП (РГК "Уралгеология").

Апробация работы. Результаты исследований представлялись и докладывались на территориальных и республиканских конференциях молодых ученых и специалистов (Екатеринбург, 1985,1989, 1990; Ростов-на-Дону, 1986), Ш и 1У Уральских угольных совещаниях (1986, 1988), Всесоюзном литологическом совещании (Ростов-на-Дону, 1990), Всесоюзной конференции по проблемам геологии и геохимии твердых горючих ископаемых (Львов, 1991), Уральском стратиграфическом совещании (1992), на НТС РГК "Уралгеология",заседаниях и научных семинарах Института геологии и геохимии УрО РАН и кафедры геологии полезных ископаемых УГГГА. По теме диссертации

опубликована' 21 печатная работа. Диссертант является соавтором ряда научно-исследовательских и одного производственного отчетов.

Диссертационная работа содержит 428 страниц текста, 6'О рисунков, \&> таблиц; состоит из 7 глав, введения и заключения. Список литературы включает 125 наименований.

Автор благодарен доктору г.-м. наук О.В.Жукову, кандидатам г.-м. наук В.Н.Кошевому, С.В.Кривихину, Л.А.Кошевой, В.И.Русскому, а также С.М.Рефату за консультации и помощь, оказанные в работе. Большое значение имели консультации и дискуссии с А.Й.Сухо-руковым, Г.Н.Папуловым, Л.В.Ровниной, А.И.Киричковой, А.Т.Расуло-вш, А.М.Сульман.

Автор признателен В.С.Шаршову, Н.В.Галактиной (РГК "Уралгео-логия"); В.А.Денисову, В.А.Корепанову (Сосьвинская ГРЭ) за большую поддержку при проведении полевых работ.

Особую благодарность автор выражает научному руководителю работы доктору г.-м. наук, профессору В.П.Алексееву.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе приведен анализ состояния изученности и основные черты геологического строения Серовского и Северо-Сосьвинского угленосных районов, расположенных в Тагильском мега-синклинории (восточный склон Урала). В проведении работ по изучению угленосности этой территории можно наметить три основных периода. Первый (1828 - 1933 г.г.) - период маршрутных исследований и геологических съемок. В это время были открыты месторождения Серовского района (Волчанское, 1828г.; Богословское, 1849г.;Весе-ловское,1849г. ). Сведения об угленосности имели отрывочный характер. В период с 1933 г. по 1945 г. развернулись геофизические и геолого-разведочные работы. В это время положено начало детальному изучению литологии (Г.Ф.Крашенинников, Н.В.Ренгартен), стратиграфии (А.Н.Криштофович, В.Д.Принада, В.П.Владимирович, И.М.Покровская), вещественного состава углей (Л.И.Шраменко). С 1945 г. и по настоящее время производится широкая постановка геофизических методов при поисках депрессий в синклинориях и проверка полученных результатов буровыми работами. Наиболее важным итогом этого этапа является открытие в Северо-Сосьвинском угленосном районе Люльинского и Турупьинского месторождений,что определело его перспективы и промышленную значимость.

Несмотря на значительную удаленность депрессий Серовского и Северо-Сосьвинского районов (около 400 км), в их геологическом строении много общих черт. Они представляют собой асимметричные грабенообразные синклинальные структуры, вытянутые параллельно направлению складчатости палеозоя и выполненные верхнетриасовыми и нижне- среднеюрскими угленосными отложениями. Нижняя часть разреза представлена пестроцветным комплексом пород. Верхний, серо-цветный комплекс представлен терригенными отложениями с пластами углей различной мощности. Угли месторождений бурые, марок 2Б-ЗБ, с небольшим содержанием золы и серы. Используются как энергетическое сырье (Волчанское и Богословское месторождения).

Во второй главе приведен краткий обзор фациальных методов изучения угленосных отложений. Определен основной метод исследований - литолого-фациальный анализ (П.П.Тимофеев, 1969), который является начальным этапом собственно формационных исследований. Описаны принципы сбора и обработки исходной геологической информации.

В третьей главе дана характеристика диалогического состава пород угленосной толщи. На базе комплекса диагностических признаков пород разработана схема их фациального расчленения. Особое внимание уделено использованию результатов лабораторных исследований и вероятностно-статистической обработке исходного геологического материала для генетических реконструкций.

Четвертая глава посвящена установлению цикличности осадконакопления. Произведено выделение и типизация литоциклов, представлены их модели. По результатам математического моделирования получены объективные количественные характеристики цикличности, в целом подтверждающие эмпирически выявленные закономер-. ности.

В пятой главе показана значимость различных методов корреляции угленосных отложений и угольных пластов. В качестве основных автором использовались результаты литолого-фациального анализа и комплекса геофизических методов исследования скважин (ГИС). Выполнена достоверная увязка разрезов по всей площади рассматриваемых депрессий, составлены опорные разрезы.

Шестая глава раскрывает последовательность формирования угленосных отложений. Дана схема их стратиграфического расчленения, разработанная на основе изучения закономерностей циклического строения с учетом биостратиграфических данных.

В седьмой главе дана характеристика угленосных формаций изученной территории в целом. Рассмотрены распределение угленосности и основные.закономерности формирования угольных пластов.

В заключении подведен итог проделанной работы.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. В РАННЕМЕЗОЗОЙСКИХ УГЛЕНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ТАГИЛЬСКОГО МЕГАСИНКЛИНОРИЯ ПО НАБОРУ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ УСТАНОВЛЕН 20 ФАЦИЙ ПОРОД И 8 ФАЦИЙ УГЛЕЙ, КОТОРЫЕ СГРУППИРОВАНЫ В 7 МАКРОФАЦИЙ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ГЕНЕЗИСА С ИНДИВИДУАЛЬНЫМИ ОСОБЕННОСТЯМ МИНЕРАЛОГО-ПЕТРОГРАФИЧЕСКОГО И ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА.

Угленосные отложения раннемезозойского возраста Тагильскоп мегасинклинория представлены преимущественно песчаниками и алевролитами грауваккового состава с различным соотношением кварца ; полевых шпатов. Аргиллиты, гравелиты и конгломераты имеют, в ос новном, подчиненное значение. Псефиты наибольшее распросгранени получили на площади между Григорьевским и Волчанским месгорожде ниями, где они занимают практически весь разрез.

Определение фациальнсго состава угленосной толщи производи лось на основе детального изучения диагностических признаков пс род (Ю.А.Жеычужников и др., 1959; П.П.Тимофеев, 1969, 1970). Вс многообразие обстановок осадконаколления реализуется в однс крупной группе - континентальной, представление семью макрофациями (табл.1). Делювиальные отложеш по своему составу близки к породам фундамента и бортов угленосш депрессий. Для них характерно отсутствие слоистости, низкая со) тированность материала и отсутствие растительных остатков. Форм! рование осадков пролювиального генезиса связано деятельностью временных потоков. Представлены они, главным обр зом,. плохосортированными породами, неслоистыми или со слабовыр женной слоистостью, растительный материал отсутствует или соде жится в небольших количествах. В комплексе русловых о ложений развиты плохосортированные гравелиты и песчаники, неред формирующие ритмично построенные пачки. Распространены коса иногда пучковидная и косо-волнистая типы слоистости. Для п о м е н н о г о аллювия характерно частое переслаивание грану.; метрических разностей, плохая сортированность, большое разнооб[

Таблица 1.

Схема фациального расчленения угленосных отложений

Группа Подгруппа Макрофация Фация

Название Индекс Индекс

К 0 н т и н Е Н т А Л ь н А Я Делювиальных отложений кд д д кдс И л| КДП |-д • |

Пролювиальных отложений кп °о КПП КПШ КПО о о о-о

Ал- лю- ви- аль- ная Русловых отложений речных долин АР 0 о о АРГ ЛРР ЛРП АРД ы (К. ■ [ га

Пойменных отложений речных долин АП АПП АПС АПВ II II1 Т^Т] и-¡Г]

0 3 е Р н а я Отложений открытых озерных водоемов ОВ ОВН ОВП овм овг та \\

Отложений застойных и заболачивающихся озер 03 1111 ОЗП 033 030 ОЗУ 1-М и

Болотная Отложений торфяных болот и сапропелевых озер т тзлдпс, ТПЛДЗО, тзтдпт, тпо,тсп

зие слоистых текстур и смена их в разрезе на небольшом расстоянии а также многочисленные углефицированные остатки листьев и стеблей различной сохранности. Глинисто-алевритовые и песчаные осадки открытых озерных водоемов обладают хорошей соргированностью, горизонтальной, полого- и косо-волнистой слоистостью. Среди растительных остатков характерны отпечатки листьев и стеблей хорошей сохранности. Отложения застойных и зарастающих водоемов представлены тонкозернистыми породами от темно-серого до черного цвета, с большим количеством обуглившихся растительных остатков различной крупности. Они парагенетически тесно связаны с осадками торфяных б о л о т, которые представлены в основном гумусовыми углями.

Согласно принципу вещественно-петрографической типизации, предложенной углепетрографами ВСЕГЕИ, угли Серовского и Северо-Сосьвинского районов представлены практически одной группой - гумолитами, образовавшимися из остатков высших растений. Подчиненное значение имеют угли групп сапрогумолитсв и сапропелитов. Е группу гумолитов объединены два основных класса: гелитолиты, содержание которых в угольных пластах составляет 85-98%, и фюзено-литы, распространенные незначительно (до 15%), в основном, нг Люльинском месторождении. Среди гелитолитов по преобладанию те} или иных второстепенных компонентов установлены следующие тиш углей: липоидо-гелиты, паренхо-гелиты, липоидо-паренхо-гелиты фюзито-гелиты, фюзито-паренхо-гелиты и, редко, гелититы. Основкьп углеобразующим веществом гелитолитов являются продукты остуднева-ния стеблевых тканей растений, характеризующиеся высокой степены гелификации. Наибольшая часть их превращена в коллннит и телинит Второстепенные компоненты представлены фюзенизированными остатка ми древесных тканей, листовой паренхимой и липоидными компонента ми. Фюзенолиты представлены углями подкласса фюзитов и фюзититов В шлифах резко преобладает фюзинкт, нередко присутствующий в вид крупных фрагментов. Наблюдаются переходы фюзинита в-семифюзинит семителинит. Мацералы группы липтинита имеют подчиненное значе ние. Минеральные включения в углях всех типов исключительно тер ригенные и состоят, главным образом, из зерен кварца разного раз мера. В редких случаях встречаются мелкие линзы глинистого ве щества и зерна карбонатов.

Для контроля фациального расчленения пород проведена обра ботка исходной (в том числе генетической) информации методами ма

тематической статистики. Результаты корреляционного анализа позволили выявить высокую степень согласованности изменения основных диагностических признаков (табл.2).

Изучение минералого-геохимических особенностей отложений показало наличие зависимости ряда показателей от условий осадкона-копления, Так, различия в условиях образования осадков находят отчетливое выражение в изменении терригенно-минералогических коэффициентов - ТИК (И.Г.Бергер,1979). Например, закономерное изменение ТМК Об/Кв (обломки пород / кварц) в пределах основного профиля седиментации (область сноса - приемный бассейн) показывает, что при увеличении расстояния транспортировки обломочного материала увеличивается степень его гидродинамической проработки (рис.1).

Анализ видового состава и ассоциаций терригенных минералов

Таблица 2.

Корреляционная матрица

32 БЗ Б4 Я5 Б6 Признак*

1.00 -0.67 0.57 -0.12 -0.54 -0.59

1.00 -0.57 -0.08 0.14 0.58 Б2

1.00 0.26 0.08 -0.39 БЗ

1.00 0.72 0.11 Б4

г0О(±О.17 1.00 0.30 Б5

1.00 Бб

Кодирование признаков (по увеличению значений кодов): 51-гра-нулометрический состав, увеличение среднего размера частиц; 52 -сортированность, уменьшение соотношения различных фракций; ЭЗ -текстура, увеличение интенсивности гидродинамики; 54, Й5 - растительный материал, повышение степени сохранности и увеличение количества; Бв-условия формирования (фация), удаленность от области сноса.

Показатели Макрофации НГП АР АП 0В 81 £ ^ о з

Е- обломки пород слюда 1 ■ - • Г " 1 I | -1 /.5 1.0 0.5

обломки пород кварц ! ' 1 1 0.5 0.2 СЫ

ч? £ л о> ¿о 2 § X к г- магнетит Л) 1 ^--— 5 1 1 1 1 1 1

ильменит Г ! 1 1 5 !

э п и д о т ■1 !" 25 1 --4--I

амфибол

з: < >- $ 5 о> х XI о о> X 2 з: X О ш 5юг Л1г05 Г^чИГ 6 • к ■ 2

А1203+Рег05+Ге0+ТЮг Б102 1 1 1 I 0.6 ■ 0.4 0.2

Ге205+Ре0+1^0 0.2 ол

Иа20 А1г03 ■0.0 ■0.0

Рис.1. Минералого-геохимические особенности угленосных о^ жений.

- И -

тяжелой фракции, различных пегрофондовых коэффициентов позволил выделить определенные комплексы пород питающих провинций для различных объектов. Основными поставщиками обломочного материала на Люльикском месторождении являлись продукты разрушения изверженных пород основного и кислого состава,в то время как в Серовском районе - метаморфических пород. Разный состав пород областей сноса определяет распределение терригенных минералов в осадках различного генезиса. При этом, в отложениях динамичных фаций, наиболее тесно связанных с областями сноса, избыточно концентрируются минералы гидромеханически менее подвижные и непосредственно связанные с материнскими породами. С увеличением расстояния транспортировки и ослаблением гидродинамического режима происходит повышение содержаний более легких терригенных минералов.

С аналогичных позиций проведено изучение геохимических показателей. Комплексное применение геохимических модулей (Я.Э.Юдович, 1981) позволяет оценить различия в условиях формирования отдельных генетических разностей пород. Абсолютные значения модулей по месторождениям меняются в довольно широких пределах, однако направленность их изменений подчиняется одним и тем же закономерностям (см.рис.1).

Суммируя приведенные выше данные, можно констатировать, что отложения различного генезиса характеризуются индивидуальными ми-нералого-петрографическими и геохимическими особенностями.Все это позволяет использовать их для уточнения и определения генетической принадлежности отложений.

2. ЗАКОНОМЕРНОЕ ЧЕРЕДОВАНИЕ ФАЦИЙ В РАЗРЕЗЕ ФОРМИРУЕТ ГЕНЕТИЧЕСКИ СВЯЗАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ - ЛНТОЦИКЛЫ, ОТ ПЕРВОГО ДО ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА. ВЕДУЩУЮ МАРКИРУЮЩУЮ РОЛЬ ПРИ КОРРЕЛЯЦИИ ОТЛОЖЕНИЙ ИГРАЮТ ЛНТОЦИКЛЫ ВТОРОГО ПОРЯДКА (25 - 40м) В КОМПЛЕКСЕ С ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ (ГИС), А ЛНТОЦИКЛЫ ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА (50 - 140м) СЛУЖАТ ОСНОВОЙ ДЛЯ СТРАТИГРАФИЧЕСКОГО РАСЧЛЕНЕНИЯ РАЗРЕЗОВ.

Для установления цикличности в угленосной толще на колонках скважин использовались фациальные кривые, которые отражают положение фаций в основном профиле седиментации (область сноса - приемный бассейн). За границу литоциклов принят момент смены трансгрессивного этапа в развитии фаций на регрессивный (рис.2). Лито-циклы 1 порядка, под которыми понимаются первично обособленные части разреза с однократным повторением фаций, имеют мощность от

Рис.1. Принципы выделения литоциклов. Обозначения фаций см. в табл.1. Типы литоциклов: Т - трансгре сивный, Р - регрессивный, Н - нейтральный.

4 до 12 м. Их чередованием формируются литоциклы П порядка мощностью 25-40 м, которые, в свою очередь, формируют литоциклы Ш порядка мощностью 50-140 м. Аналогичные приемы использовались и при изучении строения мощных угольных пластов. Закономерности в смене фаций ископаемых торфяников определили наличие их комплексов - торфоциклов 1 и П порядков.

Для получения более точных, количественных оценок закономерностей чередования фаций в разрезе использован аппарат марковских процессов. Полученные результаты позволили составить модели лито-циклов П порядка для Люльинского и Богословского месторождений. На рисунке 3 приведены матрица переходов, схема развития осадочного процесса и модели литоциклов по опорной скважине 2738 Ольховского участка (Богословское месторождение).

Генезис Кол-во слоев АР АП 03 Т ОВ

АР 29 0.53 0.14 0.43

АП 7 0.67 0.33

03 85 0.01 0.31 0.10

Т 64 | 0.14 0.62 0.07

ОВ —„- 35 0.04 0.04 0.67 0.17

Рис.3. Матрица переходов (вверху), схема развития осадочного процесса (внизу, слева), модели литоциклов (внизу, справа) угленосной толщи Богословского месторождения. Обозначения см. в табл.1.

Одним из основных этапов работы является решение конкретных практических задач - корреляции и стратификации отложений. В условиях резкой литологической изменчивости и значительного расстояния между скважинами корреляция была выполнена с использованием комплекса методов. Ведущими явились литолого-фациальный (выделение и прослеживание литоциклов) и геофизический (выделение и прослеживание геофизических реперов). Основными коррелятивами служили: в первом случае литоциклы П порядка, имеющие наиболее четко выраженные границы и прослеживающиеся практически по всей территории депрессий; во втором - геофизические реперы 1 порядка, характеризующиеся на диаграммах всего комплекса одинаковыми амплитудами и конфигурацией, При детальной корреляции угольных пластог рассматриваемых районов определяющее значение имели углепетрогра-фические исследования (Люльинское месторождение) и каротажные характеристики пластов (южный фланг Богословского месторождения). Комплексный подход позволил однозначно провести увязку отложени! и угольных пластов как в пределах отдельных участков, так и пр| построении разрезов, охватывающих всю территорию рассматриваемы) месторождений.

По изменению фациального состава слагающих разрез литоцикло] второго порядка, их мощности и выдержанности границ, выделены литоциклы третьего порядка мощностью от 50 до 140 м. Они являютс наименьшей единицей разреза, несущей стратиграфическую "нагрузку и объединяются, в свою очередь, в крупные циклостратиграфически комплексы IV порядка. Нижние границы этих комплексов фиксируютс развитием мощных толщ грубозернистых аллювиальных отложений. Со доставление цикло- и биостратиграфических данных позволило уточ нить схемы стратиграфического расчленения для Серовского и Севе ро-Сосьвинского районов. По палинологическим данным нижние част разрезов отнесены к позднему триасу (норийский ярус - рэт), верх ние - к ранней-средней юре.

3. РАННЕМЕЗОЗОЙСКОЕ УГЛЕНАКОПЛЕНИЕ НА ТЕРРИТОРИИ ТАГИЛЬСКОГ МЕГАСИНКЛИНОРИЯ РЕАЛИЗОВАНО В ДВУХ ОДНОТИПНЫХ ПО ХАРАКТЕРУ СТРОЕ НИЯ ВНУТРИКОНТИНЕНТАЛЬНЫХ УГЛЕНОСНЫХ ФОРМАЦИЯХ - П03ДНЕТРИАС0ВС И РАННЕ- СРЕДНЕЮРСКОЙ, С ИНДИВИДУАЛЬНЫМИ ОСОБЕННОСТЯМИ СОСТАВА ПЛОЩАДНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ.

Исходя из принятого подхода к определению формации, раннем! эозойские образования Тагильского мегасинклинория относятся к п<

лиформационным.Особенности геологического строения и условия формирования отложений, их угленосность и площадное распространение позволяют выделить в пределах рассматриваемых районов две угленосные формации: позднетриасовую и ранне- среднеюрскую. Отложения позднетриасовой угленосной формации распространены в западной части мегасинклинория, в грабенообразных депрессиях. Они залегают с угловым несогласием на вулканогенных и осадочных породах палеозоя. Осадки существенно дислоцированы,особенно в.прибортовых частях, где углы падения достигают 60-70°. Основной тип углеобразую-щих ландшафтных областей - горнодолинно-котловинный, что отразилось на выдержанности разреза и характере цикличности.Характерной особенностью формации является наличие в угленосной толще сверхмощных угольных залежей (до 50м мощности на Люльинском месторождении, до 100м - на Волчанском).

Отложения ранне- среднеюрской угленосной формации имеют более широкое площадное распространение.Они залегают "плащеобразно" как на размытой поверхности верхнетриасовых отложений, так и на породах палеозойского фундамента. Их мощность невысока и в среднем составляет 100м, увеличиваясь в северном направлении (Северо-Сосьвинский район). Набор, слагающих формацию пород, как в лито-логическом, так и в генетическом отношении аналогичен верхнетриасовым. Преимущественным распространением в разрезе пользуются осадки аллювиального генезиса, слагая мощные толщи (до 80м) в основании формации.В восточной полосе развития формации (Лобвинско-Лангурская полоса депрессий, Тольинско-Огорьинское месторождение) в основании залегают пестроцветные отложения пролювиального генезиса. Угленосная толща здесь обычно небольшой мощности (60-70м) и в верхней части разреза содержит мощные угольные пласты, нередко размытые более молодыми осадками.

Состав и строение угленосных толщ Серовского и Северо-Сось-винского районов хорошо укладываются в рамки обобщающей модели раннемезозойской угленосной формации, предложенной В.П.Алексеевым (1990). Ее инициальной части (подформации) соответствуют пестро-цветные отложения пролювиально-озерного генезиса. Основной - се-роцвстные толщи с угольными пластами и хорошо выраженными базаль-ными горизонтами. В более молодых осадках эти горизонты имеют широкое площадное развитие, в то время как в верхнетриасовых - приурочены к прибортовым частям депрессий, что характеризуется различием в условиях седиментации. Финальная часть в разрезах рас-

сматриваемых районов, как правило, отсутствует.

Сопоставление разновозрастных угленосных формаций различных районов Тагильского мегасинклинория позволяет предполагать о более широком площадном распространении угленосных отложений, что создает предпосылки для обнаружения новых площадей, перспективных на уголь.

4. ФОРМИРОВАНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ КОНТРОЛИРОВАЛОСЬ АЛЛЮВИАЛЬНО (ПРОЛЮВИАЛЬНО)-ОЗЕРНЫМ ТИПОМ ПАЛЕОЛАНДИАФ-ТА И ПРИУРОЧЕНО К ВЕРХНИМ ЧАСТЯМ ЛИТОЦИКЛОВ ЧЕТВЕРТОГО ПОРЯДКА. ДЛЯ РАННЕМЕЗОЗОЙСКОЙ ЭПОХИ В ТАГИЛЬСКОМ МЕГАСИНКЛИНОРИИ НАБЛЮДАЕТСЯ ОТЧЕТЛИВОЕ СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ СКОЛЬЖЕНИЕ УРОВНЯ МОЩНОГО ТОР-ФОМКОПШШ С ЗАПАДА НА ВОСТОК.

При изучении угленосности основное внимание уделялось мощным и сверхмощным угольным пластам, имеющим непосредственное практическое значение. Совокупный анализ всей полученной геологической информации показал, что их стратиграфическое и площадное размещение контролировалось палеогеографическим и палеотектоническим факторами.

Палеогеографический контроль заключался в приуроченности мощного торфонакопления к участкам с унаследованным развитием пролювиально-озерных и аллювиально-озерных палеоландшафтов. Мощные торфяники формировались в первом случае - при заболачивании небольших озер в краевых частях конусов выноса. Этот тип палео-ландшафта характерен для нижних частей верхнетриасовой угленосной толщи {пласты Я-1 и Я-2 Люльинского месторождения, пласт 1-2 Богословского месторождения). В верхних частях разреза формирование мощных пластов связано с аллювиально-озерным типом палеоландшаф-та - при зарастании озерных водоемов, образующихся внутри аллювиальных долин в период ослабления гидродинамики речных потоков.

Палеотектонический контроль сводился к формированию мощных торфяников в пределах блоков фундамента, характеризовавшихся режимом неоднородного погружения. Во время усиленного опускания отдельных блоков, связанного с тектонической активизацией, происходил привнос обломочного материала пролювиальными или аллювиальными потоками. В последующем скорость погружения была замедленной что способствовало компенсированному накоплению растительной органики и позволяло торфянику достигать высокой зрелости и способности к экологической саморегуляции. Формирование мощных торфяных

залежей в геоморфологическом отношении происходило на относительно приподнятых участках, приуроченных к отдельным блокам, характеризующихся относительной тектонической стабильностью.

Рассмотренные выше факторы предопределили закономерности размещения мощных угольных пластов в разрезе и на площади.На всех изученных месторождениях констатируется неравномерность распределения угленосности в разрезе. Каждый угольный горизонт,с залегаю-, щей в его основании безугольной толщей, представляет собой завершенный цикл осадконакопления. Отдельные пласты, сливаясь,образуют мощные и сверхмощные залежи, которые тяготеют к заключительной стадии формирования литоциклов третьего порядка. Максимальная уг-ленасыщенность формаций характерна для верхних частей литоциклов четвертого порядка (пласт Я-6 Люльинского месторождения, пласт "Главный" Тольинско-Оторьинского месторождения, угольный горизонт "С" Богословского и Веселовского месторождений).

Сопоставление разрезов угленосных формаций Тагильского мега-синклинория показало, что при общем сходстве палеогеографических и палеотектонических условий седиментации, с запада на восток наблюдается отчетливое стратиграфическое скольжение уровня мощного торфонакопления, выражающееся в его омоложении от позднего триаса (месторождения западной полосы) к средней юре (месторождения восточной полосы). Установленный факт полностью укладывается в концепцию П.И.Степанова о поясах и узлах угленакопления. Выявленные закономерности в распределении угленакопления имеют важное практическое значение для прогнозных оценок слабоизученных угленосных структур.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенный материал позволяет сделать следующие выводы.

1. Угленосные толщи раннемезозойского возраста Тагильского мегасинклинория сложены полифациальными комплексами пород с преобладанием озерно-болотных и аллювиальных отложений; характеризуются резкой изменчивостью литологического, фациального состава и угленосности.

2. Показатели вещественного состава пород угленосной толщи закономерно изменяются в зависимости от гидродинамического режима среды осадконакопления. Результаты лабораторных исследований и математической обработки исходных данных подтверждают высокую

разрешающую способность генетического подхода при расчленении угленосных отложений.

3. Чередование фаций в разрезе формирует генетически связанные комплексы - литоциклы различных порядков. Минимальной устойчивой единицей разреза являются литоциклы П порядка средней мощностью около 30 м, служащие основой для корреляции отложений; литоциклы Ш порядка несут стратиграфическую "нагрузку".

4.В условиях резкой литологической изменчивости и значительного расстояния между скважинами необходимо комплексирование различных методов корреляции, ведущими среди которых являются лито-лого-фациальный (выделение и прослеживание литоциклов) и геофизический (выделение и прослеживание геофизических реперов).

5. На основании комплексного использования цикло- и биостратиграфических данных уточнены границы свит в Серовском и Северо-Сосьвинском районах. Продуктивные части разреза представляют собой крупные циклостратиграфические комплексы IV порядка мощностью до 350 м.

6. Характер распределения палеоландшафтов позволил выделить две угленосные формации - позднетриасовую и ранне- среднеюрскую с индивидуальными особенностями состава и площадного распространения, каждая из которых включает инициальный и основной этапы их формирования.

7. Мощное торфонакопление было связано с пролювиально-озер-ными и аллювиально-озерными палеоландшафтами и приурочено в разрезе к верхним частям литоциклов четвертого порядка. В пределах Тагильского мегасинклинория наблюдается стратиграфическое скольжение уровня мощного торфонакопления с запада на восток.

Полученные результаты, содержащие новые данные по геологии, строению и закономерностям формирования угленосных отложений Се-ровского и Северо-Сосьвинского угленосных районов могут быть использованы при проведении работ на слабоизученных площадях как в Тагильском мегасинклинории, так и в пределах всего Уральского региона.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Угленосный триас Люльинского буроугольного месторождения //Ежегодник -1983 Института геологии и геохимии УНЦ АН СССР.-Свердловск, 1984.- С.147-148. Соавторы: В.Н.Кошевой.С.В.Кривихин.

2. Новые данные по Атюсскому буроугольному месторождению на Северном Урале // Ежегодник - 1984 Института геологии и геохимии

/НЦ АН СССР.- Свердловск, 1985.- С.128-129. Соавторы:В.Н.Кошевой, Е.И.Луцик.

3. Литология и фации Веселовского буроугольного месторождения // Геология угольных месторождений Урала: С6. науч. трудов.-Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986,- С.87-92.

4. К вопросу о геологической интерпретации данных минералогического анализа // Там же,- С.78 - 86. Соавторы: В.П.Алексеев, З.М.Земченков, С.В.Кривихин, В.И.Парченко.

5. К вопросу об угленосности Тагило-Магнитогорского проги-5а //Региональная металлогения Урала и связь оруденения с глубин-1ым строением: Инф. матер.- Свердловск: УНЦ АН СССР,1985,- С.114— L16. Соавтор В.Н.Кошевой.

6. Связь условий осадко- и угленакопления // Совершенствова-те технологии и техники горных и геологоразведочных работ на /■рале / Тез. докл.- Свердловск: СГИ, 1985.-. С.67. Соавторы: Л.А. (ошевая, С.В.Кривихин, С.А.Утешев, А.Ю.Колосов.

7. Геологическое строение Серовского угленосного района // Игольная база Урала и направления геологоразведочных работ на XII тятилетку и на перспективу: Инф. матер.- Свердловск, 1986.- С.66->9. Соавтор В.Н.Кошевой.

8. Фациальные типы отложений Атюсского буроугольного месторождения // Там же.- С.88-90.

9. Закономерности угленакопления и прогнозирование скрытой угленосности на Урале // Геология и палеонтология Урала: Сб.науч. трудов,- Свердловск: УНЦ АН СССР,1986.- С.124-128. Соавторы: О.В. $уков, А.М.Рыбников, Л.Н.Гущина.

10. Палеогеографические предпосылки накопления мощных уголь-шх залежей на восточном склоне Урала // Ежегодник - 1986 Института геологии и геохимии УНЦ АН СССР.- Свердловск,1987.- С.13-16. Соавторы: О.В.Жуков, А.Н.Рыбников, Л.Н.Гущина, Л.Ю.Бурова, H.A. Сряжевских. '

■11. Грубообломочные породы Веселовского буроугольного место-юждения // Интенсификация геологоразведочных работ на уголь на грале: Инф. матер, совещ.- Свердловск: УрО АН СССР, 1988. - С.56. Соавтор С.В.Аверьянов.

12.Методика корреляции угленосных отложений (на примере три-ie-юрских угленосных формаций азиатской части СССР): Препринт.-Свердловск: УрО АН СССР, 1989. - 60 с. Соавторы: В.П.Алексеев, S.H.Кошевой, С.В.Кривихин, В.И.Русский, Е.Б.Печинина, С.М.Рефат,

А Л.Расулов.

13. Литология и фации угленосных отложений Серовского района // Повышение эффективности горных и геологоразведочных работ в условиях хозрасчета / Гез. докл.- Свердловск: СГИ, 1990.- С.51-52 Соавтор Е.А.Токмаков.

14. Палеогеография триас-юрских угленосных отложений азиатской части СССР - реконструкции и типизация обстановок осадкона-копления: Препринт.- Свердловск: УрО АН СССР, 1990.- 64с. Соавторы: В.П.Алексеев, В.И.Русский, А.Т.Расулов, В.Н.Кошевой, С.В.Кри-вихин, Е.Б.Печинина, В.И.Назаров.

15. Внутриконтинентальные раннемезозойские угленосные формации азиатской части СССР : Препринт.- Свердловск: УрО АН СССР,

1991.-72 с. Соавторы: В.П.Алексеев, В.Н.Кошевой, С.В.Кривихин,

A.Т.Расулов, В.И.Русский.

16. Закономерности строения и размещения угленосных формаци! Урало-Тургайской зоны //Угленосные формации и закономерности размещения угольных бассейнов./ Тез. докл. Всес. кокф.- Львов,1991,-С. 100-101. Соавторы: С.В.Кривихин, В.П.Алексеев, В.Н.Кошевой.

17. Генетические исследования как перспективная база геолого-математического моделирования угольных месторождений // Ресурсы, качество, комплексное использование углей. Экология / Тез докл. IX Всес. геол. угольного совещ.- Ростов-на-Дону, 1991.- С 138-140.Соавторы: В.П.Алексеев, С.В.Кривихин, С.М.Рефат, В.И.Русский , Е.Б.Сушанек.

18. Угленосные формации Северо-Сосьвинского района // Геология угольных месторождений: Межвуз. науч.гемаг.сб.- Екатеринбург Уральский горный институт, 1991.- С.51-58. Соавтор В.Н.Кошевой.

19. Стратификация раннемезозойских угленосных отложений Тагильского мегасинклинория //Геология угольных месторождений: Межвуз. науч. темат. сб.- Екатеринбург: Уральский горный институт

1992.- Вып.2- С.64-72. Соавтор В.Н.Кошевой.

20. Угольные пласты триас-юрских отложений азиатской част СНГ: Препринт,- Екатеринбург: УИФ "Наука", 1993,- 80 с. Соавторы

B.П.Алексеев, В.И.Русский, С.В.Кривихин, В. Н.Кошевой,А.Т.Расулов

21. К необходимости переоценки роли генетических исследова ний в угольной геологии // Известия Уральского горного института Сер.: Геология и геофизика,- 1993.- Вып. 2.- С. 14-21. Соавторы В.П.Алексеев, В.Н.Кошевой, С.В.Кривихин, А.Т.Расулов, С.М.Рефат В.И.Русский.